謝秀飛 張翼飛

摘 要 本文主要介紹了FC881A 型晶體振蕩器測量結(jié)果不確定度評(píng)定。

關(guān)鍵詞 晶體振蕩器;校準(zhǔn);測量結(jié)果

晶體振蕩器是頻率計(jì)數(shù)器和頻率發(fā)生器的標(biāo)準(zhǔn)源，晶體振蕩器的準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性是衡量儀器的技術(shù)指標(biāo)高低的重要標(biāo)準(zhǔn)。在日常工作期間，儀器要24小時(shí)開機(jī)，以保持晶體振蕩器的性能。按照J(rèn)JG180-2002《電子測量儀器內(nèi)石英晶體振蕩器檢定規(guī)程》的要求，對(duì)晶體振蕩器的外觀檢查及常規(guī)指標(biāo)測試合格后，重點(diǎn)測量頻率源的輸出，下面我們以10MHz點(diǎn)為例，對(duì)FC881A型晶體振蕩器校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定分析。

按照被檢晶體振蕩器說明書的要求，晶體振蕩器應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室溫度21℃，相對(duì)濕度：46%的環(huán)境下，提前預(yù)熱1小時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)器采用FLUCK生產(chǎn)的PM6685R的頻率計(jì)數(shù)器/校準(zhǔn)器[1]。

1數(shù)學(xué)模型

根據(jù)測量結(jié)果，被檢晶體振蕩器的測量結(jié)果示值誤差可以表示為：

式中：

-被校表的頻率輸出。

-頻率計(jì)數(shù)器/校準(zhǔn)器顯示的頻率值。

-頻率計(jì)數(shù)器/校準(zhǔn)器的自身?xiàng)l件對(duì)測量結(jié)果的影響。

2校準(zhǔn)結(jié)果不確定度來源

（1）被檢晶體振蕩器的10次獨(dú)立測量數(shù)據(jù)重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

（2）標(biāo)準(zhǔn)器頻率計(jì)數(shù)器/校準(zhǔn)器的準(zhǔn)確度引入的不確定度。

（3）標(biāo)準(zhǔn)器頻率計(jì)數(shù)器/校準(zhǔn)器的年老化率引入的不確定度。

（4）校準(zhǔn)所處環(huán)境的溫度及相對(duì)濕度引入的不確定度[2]。

3不確定度評(píng)定

3.1 A類不確定度評(píng)定

10次獨(dú)立測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

10次獨(dú)立校準(zhǔn)結(jié)果如下（單位Hz）：

測量結(jié)果的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：

故：

3.2 B類不確定度評(píng)定

（1）標(biāo)準(zhǔn)器頻率計(jì)數(shù)器/校準(zhǔn)器的準(zhǔn)確度引入的不確定度

根據(jù)頻率計(jì)數(shù)器/校準(zhǔn)器的說明書指標(biāo)查得，在10MHz點(diǎn)的準(zhǔn)確度為：，

頻率計(jì)數(shù)器/校準(zhǔn)器的準(zhǔn)確度在區(qū)間內(nèi)服從均勻分布，因此取

則

（2）標(biāo)準(zhǔn)器頻率計(jì)數(shù)器/校準(zhǔn)器的年老化率引入的不確定度

根據(jù)頻率計(jì)數(shù)器/校準(zhǔn)器的說明書得到它的年老化率為：，

頻率發(fā)生器/校準(zhǔn)器的設(shè)置誤差在區(qū)間內(nèi)服從均勻分布，因此取

則

（3）校準(zhǔn)所處環(huán)境的溫度濕度引入的不確定度

檢定規(guī)程要求環(huán)境溫度在（15～30）℃范圍內(nèi)，環(huán)境相對(duì)濕度：不大于80%。本次校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境溫度21℃，相對(duì)濕度：46%，滿足規(guī)程的要求，因此環(huán)境溫度和相對(duì)濕度的影響所引起的不確定度可以忽略不計(jì)。

（4）不確定度分量匯總

3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

以上不確定度各分量獨(dú)立不相關(guān)，按方和根得合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.4 擴(kuò)展不確定度

取包含因子，則擴(kuò)展不確定度：

根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)齊原則，得擴(kuò)展不確定度。

3.5 測量結(jié)果

被校FC881型晶體振蕩器在10MHz點(diǎn)10次測量的平均值為，因此測量結(jié)果可以表示為：，。

參考文獻(xiàn)

[1] 測量不確定度評(píng)定與表示：JJF 1059.1-2012[M].北京：中國質(zhì)檢出版社，2013.

[2] 電子測量儀器內(nèi)石英晶體振蕩器檢定規(guī)程：JJG180-2002[M].北京：中國質(zhì)檢出版社，2002.

作者簡介

謝秀飛（1983-），男，天津人;畢業(yè)院校：鄭州大學(xué)，專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化，學(xué)歷：本科，職稱：工程師，現(xiàn)就職單位：海洋石油工程股份有限公司，研究方向：工業(yè)儀表。

張翼飛（1978-），男，天津人;畢業(yè)院校：中國石油大學(xué)（華東），專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化，學(xué)歷：本科，職稱：工程師，現(xiàn)就職單位：海洋石油工程股份有限公司，研究方向：工業(yè)儀表。